|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Generatory kwarcowe. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Węzły amatorskiego sprzętu radiowego. Generatory, heterodyny Względna niestabilność częstotliwości samooscylatorów, wykonywanych na rezonatorach w postaci obwodów LC, jest zwykle nie mniejsza niż 10-3... 10-4. Stabilność częstotliwości oscylatora w znacznym stopniu zależy od współczynnika jakości i stabilności układu oscylacyjnego. Współczynnik jakości obwodu LC zwykle nie jest wyższy niż 200 ... 300. Nowoczesne nadajniki i odbiorniki radiowe podlegają wyższym wymaganiom dotyczącym stabilności częstotliwości. Zazwyczaj długoterminowa względna niestabilność częstotliwości co najmniej 10-6... 10-8, co można osiągnąć za pomocą rezonatorów kwarcowych. Współczynnik jakości rezonatorów kwarcowych jest wielokrotnie wyższy niż współczynnik jakości rezonatorów w obwodach LC i wynosi 104... 106. Istnieje wiele obwodów oscylatorów kwarcowych. Dlatego konieczne stało się rozważenie najczęściej stosowanych schematów w praktyce. Ogólnie przyjęty obwód zastępczy rezonatora kwarcowego pokazano na rys. 1. Indukcyjność dynamiczna Ls, pojemność dynamiczna Cs i rezystancja strat Rs wynikają z obecności bezpośredniego i odwrotnego efektu piezoelektrycznego oraz właściwości rezonansowych elementu piezoelektrycznego. Pojemność równoległa Cp wynika z pojemności międzyelektrodowej piezoelektryka, pojemności obudowy i mocowania. Częstotliwość rezonansowa gałęzi dynamicznej nazywana jest częstotliwością rezonansową szeregową rezonatora kwarcowego Fs.
Współczynnik jakości rezonatora kwarcowego Q jest określony przez gałąź dynamiczną zgodnie ze wzorem na szeregowy obwód oscylacyjny Q=(2pFsLs)/Rs Częstotliwość rezonansu równoległego Fp jest nieco wyższa niż Fs, co wynika z rezonansu równoległego Cp, Cs i Ls. Ważnym parametrem rezonatora kwarcowego jest stosunek jego pojemności równoległej do dynamicznej, oznaczany przez r i nazywany współczynnikiem pojemnościowym r=CC/Cs Według różnych źródeł literackich współczynnik pojemnościowy dla cięcia AT kwarcu wynosi 220...250. Biorąc pod uwagę, że Cs/Cp<0,1 można zastosować przybliżone wyrażenie na częstotliwość rezonansową równoległą Fp=Fs(1+(Cs/2Cp)). Dla współczynnika pojemnościowego r > 25 przedział rezonansowy, zdefiniowany jako różnica między częstotliwościami rezonansów równoległych i szeregowych rezonatora kwarcowego, można zapisać jako dF=Fs/2r. Przy mechanicznych harmonicznych rezonatora kwarcowego odstęp rezonansowy zmniejsza się i jest określony przez wyrażenie dFn=Fs/(2rn2) gdzie n jest liczbą harmoniczną. Współczynnik pojemności określa wielkość szczeliny rezonansowej rezonatora, a więc odchylenie częstotliwości sterowanego oscylatora kwarcowego, stabilność częstotliwości przy zmianie parametrów obwodu, warunki występowania i utrzymywania się oscylacji w obwodzie samooscylatora kwarcowego . Aby ocenić zdolność rezonatora kwarcowego do wzbudzenia, niektóre obwody oscylatorów kwarcowych używają parametru o nazwie współczynnik jakości. Jest definiowany jako stosunek współczynnika jakości rezonatora do jego współczynnika pojemnościowego m=Q/r. W przypadku rezonatorów kwarcowych wartości M mieszczą się w zakresie od 1 do 10000 2. Przy M<2 reaktancja rezonatora okazuje się dodatnia (pojemnościowa) i nie ma obszaru indukcyjnego reakcji. W konsekwencji wzbudzenie takiego rezonatora w obwodach oscylatorów kwarcowych wymagających reakcji indukcyjnej staje się niemożliwe. Gdy M>XNUMX, rezonator ma obszar reakcji indukcyjnej, a im większa wartość M, tym obszar ten jest szerszy. W praktyce najczęściej stosowane są dwa rodzaje oscylatorów kwarcowych: a) generatory, w których rezonator kwarcowy jest częścią obwodu oscylacyjnego i jest równoważny indukcyjności; b) generatory, w których rezonator kwarcowy jest włączony w obwód sprzężenia zwrotnego, służy jako filtr wąskopasmowy i jest równoważny rezystancji czynnej. Oscylatory kryształowe, w których rezonator kwarcowy jest wykorzystywany jako element obwodu z reakcjami indukcyjnymi, nazywane są oscylacyjnymi, a oscylatory, w których rezonator kwarcowy jest włączony w obwód sprzężenia zwrotnego, nazywane są generatorami rezonansu szeregowego. Obwód oscylatora oscylatora kwarcowego z kwarcem między kolektorem a podstawą, wykonany zgodnie z obwodem z uziemionym emiterem (pojemnościowy trzypunktowy) pokazano na ryc. 2.
Obecnie pojemnościowy trójpunkt jest szeroko stosowany w zakresie częstotliwości do 22 MHz, gdy rezonator pracuje przy częstotliwości podstawowej i do 66 MHz przy wzbudzaniu przy trzeciej harmonicznej mechanicznej (rys. 3). Samooscylator z rezonatorem kwarcowym między kolektorem a podstawą w obwodzie z uziemionym emiterem wysokiej częstotliwości nie jest podatny na pasożytnicze oscylacje na wydźwiękach anharmonicznych i ma doskonałą stabilność częstotliwości przy zmianach napięcia zasilania i temperatury otoczenia.
Влияние изменений реактивных параметров транзистора, зависящих от напряжения питания и времени,ослабляется с ростом емкостей С1, C3 (рис.2), т.е. с приближением рабочей частоты автогенератора к Fg. Однако чрезмерное увеличение емкостей приводит к ухудшению условий самовозбуждения. С другой стороны, с увеличением емкостей растет рассеиваемая на резонаторе мощность, что ведет к увеличению нестабильности генерируемой частоты. По техническим условиям рассеиваемая мощность на кварце ограничена 1...2 мВт. Однако в диапазоне частот 1...22 МГц при такой рассеиваемой мощности частота последовательного резонанса зависит от рассеиваемой мощности, а коэффициент пропорциональности составляет (0,5...2) •10-9 Гц/мкВт, поэтому для высокостабильных генераторов рассеиваемую мощность на резонаторе следует ограничить величиной 0,1...0,2 мВт. W praktyce zaleca się dobór pojemności C1, C3 tak, aby częstotliwość generowania nie przekraczała jednej czwartej przedziału rezonansowego z Fs. Gdy rezonator kwarcowy jest wzbudzany nieparzystymi harmonicznymi mechanicznymi kwarcu, zamiast rezystora R3 włączana jest cewka indukcyjna Lk (rys. 3). Przy częstotliwości generowania obwód Lk-C4 musi mieć pojemność, tj. jego częstotliwość rezonansowa musi być niższa od częstotliwości generowania. Parametry obwodu należy dobrać tak, aby jego częstotliwość własna wynosiła 0,7…0,8 częstotliwości generacji. W rezultacie obwód ma przewodnictwo pojemnościowe przy częstotliwości wymaganej harmonicznej, co eliminuje możliwość generowania przy niższych harmonicznych i częstotliwości podstawowej. W generatorach oscylatorów pracujących przy częstotliwościach powyżej 22 MHz rezonator jest zwykle wzbudzany przy 3 lub 5 harmonicznej, ale nie przy wyższych, ponieważ efekt pojemności równoległej jest silny. Częściej niż pokazano na ryc. 2, w obwodzie do włączania tranzystora z uziemionym kolektorem stosuje się pojemnościowy trzypunktowy obwód oscylatora kwarcowego z rezonatorem kwarcowym między kolektorem a podstawą (ryc. 4). Obwód ten jest szczególnie przydatny w przypadku elektronicznie przestrajalnych oscylatorów (po połączeniu szeregowym z kwarcem Varicap) i ma mniej elementów blokujących niż uziemiony obwód emitera. Wielu ekspertów w dziedzinie oscylatorów kwarcowych uważa pojemnościowy trzypunktowy za najlepszy ze wszystkich obwodów oscylatorów kwarcowych działających na podstawowej lub trzeciej harmonicznej mechanicznej rezonatora. Należy zauważyć, że istnieje pojemnościowy obwód trzypunktowy, który nie zawiera indukcyjności, która jest wzbudzana przy 3 i 3 harmonicznej.
Auto-oscylator z kwarcem w obwodzie. Jeśli cewka indukcyjna L4 jest połączona szeregowo z kwarcem w obwodzie na rys. 1, doprowadzi to do pojawienia się nowych właściwości, tj. w generatorze (rys. 5) możliwe są samooscylacje, które nie są stabilizowane przez rezonator kwarcowy.
На высоких частотах, где реактивное сопротивление параллельной емкости резонатора меньше реактивного сопротивления динамической ветви кварцевого резонатора, возможно самовозбуждение через параллельную емкость Ср. Наличие индуктивности L1 означает возможность выполнения баланса фаз на частоте последовательного резонанса, а также в некоторой области расстроек ниже частоты последовательного резонанса. Индуктивность L1 обеспечивает выполнение баланса фаз в условиях, когда М<2, и эквивалентное реактивное сопротивление кварца не может иметь индуктивный характер. Это значит, что генератор с кварцем в контуре может работать на более высоких частотах и более высоких номерах механических гармоник кварцевого резонатора. Aby wykluczyć samowzbudzenie pasożytnicze przez równoległy kondensator Cp, który najprawdopodobniej występuje przy wysokich częstotliwościach i wyższych harmonicznych mechanicznych, rezystor R1 jest połączony równolegle z rezonatorem, który wprowadza straty do obwodu samowzbudzenia pasożytniczego. Możliwe jest zmniejszenie wymagań dotyczących aktywności rezonatora kwarcowego na harmoniczne mechaniczne, stosując szeregowe obwody generatora rezonansu. Ponieważ wraz ze wzrostem częstotliwości i liczby harmonicznej aktywność rezonatora kwarcowego zmniejsza się ze względu na wzrost jego równoważnej rezystancji i wzrost efektu bocznikowego pojemności statycznej (równoległej) Ср, konieczne jest zneutralizowanie lub skompensowanie to. Neutralizację można przeprowadzić w obwodzie mostkowym, w którym kwarc jest umieszczony w jednym z ramion mostka zbalansowanego. Samooscylator mostkowy rezonansu szeregowego. W układzie pokazanym na rys. 6, przy dokładnym wyważeniu mostka (Cp=C2, XL1-2=XL2-3), sprzężenie zwrotne odbywa się tylko przez gałąź dynamiczną rezonatora. Na mechanicznej harmonicznej rezonatora kwarcowego przewodność gałęzi szeregowej rezonatora gwałtownie wzrasta, mostek jest niezrównoważony, a przy odpowiednim doborze elementów obwodu generator jest wzbudzany. Pętla L1-C3 musi być dostrojona do pożądanej częstotliwości harmonicznej.
W tym schemacie możliwe jest wzbudzenie rezonatorów kwarcowych na 5 lub 7 harmonicznej. Schematy z neutralizacją pojemności statycznej rezonatora są bardzo krytyczne dla trybu pracy i trudne do regulacji, chociaż mogą być stosowane przy częstotliwościach do 100 MHz. Górna granica częstotliwości oscylatora z neutralizacją wynika z trudności w uzyskaniu dużej równoważnej rezystancji pętli ze wzrostem częstotliwości, ponieważ początkowa pojemność pętli nie może być mała z powodu pojemności pasożytniczych. Schemat Butlera (rys. 7) charakteryzuje się największą odpornością na czynniki destabilizujące w zakresie do 100 MHz. Górna granica generowanych częstotliwości wynika z pogorszenia właściwości wtórnika emitera. W obwodzie Butlera rezonator kwarcowy jest włączony w obwód sprzężenia zwrotnego między emiterami tranzystorów. Tranzystor VT1 jest połączony zgodnie ze schematem ze wspólnym kolektorem, a tranzystor VT2 - ze wspólną podstawą. Wadą tego układu jest tendencja do samowzbudzania się pasożytniczego w wyniku połączenia wyjścia z wejściem poprzez równolegle kondensator kwarcowy Cp. Aby wyeliminować to zjawisko, cewka indukcyjna jest połączona równolegle z kwarcem, tworząc wraz z równoległą pojemnością kwarcu obwód rezonansowy dostrojony do częstotliwości oscylacji pasożytniczych.
Автогенератор по схеме Батлера на одном транзисторе с компенсацией Ср. На частотах до 300 МГц целесообразно применять однокаскадные схемы фильтров, например, схему фильтра с общей базой (рис.8). По существу, такой автогенератор представляет собой однокаскадный усилитель, в котором контур соединен с эмиттером биполярного транзистора через кварцевый резонатор, выполняющий роль узкополосного фильтра. Контур, образованный параллельной емкостью кварца Ср и катушкой L2, настраивают на частоту используемой гармоники. С увеличением рабочей частоты возрастают эквивалентные проводимости транзистора, т.е. выполнение условий самовозбуждения ухудшается. Однако, несмотря на это, условия самовозбуждения этого автогенератора на высоких частотах выполняются легче, чем автогенераторов с кварцем между коллектором и базой и кварцем в контуре, что определяет его преимущество.
Podsumowując należy zauważyć, że rozważane obwody oscylatorów kwarcowych nie wyczerpują całej gamy obwodów oscylatorów stabilizowanych rezonatorem kwarcowym, a na wybór obwodu decydujący wpływ ma obecność rezonatorów kwarcowych o niezbędnych parametrach równoważnych, wymagania dotyczące mocy wyjściowej, mocy rozpraszanej w rezonatorze, częstotliwości stabilności długoterminowej itp. Trochę o rezonatorach. Wybierając rezonator do generatora, należy zwrócić szczególną uwagę na współczynnik jakości rezonatora – im wyższy, tym stabilniejsza częstotliwość. Rezonatory próżniowe mają najwyższy współczynnik jakości. Ale im lepszy rezonator, tym jest droższy. Często zdarzają się rezonatory o wysokim poziomie rezonansów bocznych. W ZSRR oprócz rezonatorów kwarcowych produkowano rezonatory z niobianu litu (oznaczonego jako PH lub RM), tantalanu litu (oznaczonego jako RT) oraz z innych piezoelektryków. Ponieważ parametry ekwiwalentne takich rezonatorów różnią się od rezonatorów kwarcowych, mogą one nie być wysterowane w obwodach, w których kwarc pracuje idealnie, chociaż częstotliwość oznaczona na obudowie może być taka sama. Mogą mieć gorszą stabilność częstotliwości i dokładność strojenia. Przedsiębiorstwa ZSRR z reguły produkowały rezonatory kwarcowe o częstotliwości podstawowej do 20 ... 22 MHz i wyższej - na harmonikach mechanicznych. Wynika to z przestarzałej technologii obróbki płyt kwarcowych. Zagraniczne przedsiębiorstwa produkują kwarc o częstotliwości podstawowej 35 MHz. Czołowe firmy zagraniczne produkują rezonatory w postaci tzw. odwróconej struktury mesy, działające na wolumetrycznej grubości drgań ścinających, w których częstotliwość pierwszej harmonicznej dochodzi do 250 MHz! Stosując takie rezonatory kwarcowe w obwodach oscylacyjnych, w których jako układy oscylacyjne stosuje się układy o rozłożonych parametrach indukcyjności i pojemności, możliwe jest uzyskanie bardzo stabilnych oscylacji do częstotliwości 750 MHz bez zwielokrotniania częstotliwości! Автор: О.Белоусов, г.Ватутино Черкасской обл.; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Inteligentny system magazynowania energii EcoBlade firmy Schneider Electric ▪ Prototypowy całkowicie optyczny przełącznik WDM
▪ sekcja serwisu Twoje historie. Wybór artykułu ▪ artykuł Luciana z Samosaty. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Kto wynalazł plastik? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Nut Ginds. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Miernik pojemności baterii. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Czterech królów kończy razem. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony